CN101022421A - 数据包处理方法及应用该方法的网络装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种数据包处理方法及应用所述方法的网络装置，所述网络装置可以接收一数据包并包含有一缓冲器，所述数据包处理方法包含下列步骤：首先将所述缓冲器定义出一第一寄存区和一第二寄存区，其次判断所述数据包为一第一类数据包或一第二类数据包以寄存至所述缓冲器，接着若所述数据包为所述第一类数据包且所述第一寄存区未满，将所述第一类数据包寄存于所述缓冲器中的所述第一寄存区，但是若所述数据包为所述第二类数据包且所述第二寄存区未满，将所述第二类数据包寄存至所述第二寄存区。

Description

数据包处理方法及应用该方法的网络装置

技术领域

本发明涉及一种数据包处理方法，特别涉及应用在一网络装置与其所接收的一数据包之间的一种数据包处理方法。

背景技术

如图1所示，其是一局域网络1架构示意图。从图中我们可以清楚的看出该局域网络1主要由有多个工作站101、102、103、104、105以及一集线器10所构成，其中，该工作站可以为一个人计算机或一计算机主机服务器，当各个工作站101、102、103、104、105与该集线器10完成连接后，各个工作站之间便可以相互的传递数据。然而集线器是属于第一层(Layerl)等级产品，纯粹是把连接在集线器上的网络线电路连接在一起，不提供包管理的功能，一台工作站要传数据，只要连接在这集线器上的工作站都会收到，因此越多计算机连接在同一个集线器里，网络带宽速度就越慢。

于是发展出一种交换式集线器(Switch Hub)，它是属于第二层(Layer2)等级产品，除了把接在交换式集线器上的网络线电路连接在一起之外，还可以过滤包，判断包是要送到那一个工作站，不会全部都送而浪费网络带宽速度，但只限于同一个网段内(同一个″网络″位置)，不同网段的计算机，交换式集线器无法做连接。所以该交换式集线器(Switch Hub)可允许多部工作站同时进行数据交流，使得各工作站之间的数据传递速度大大的提升。

请参见图2(a)，其是一交换式集线器(Switch Hub)2内部元件功能方块示意图。从图中我们可以清楚的看出该交换式集线器2上连接有一第一工作站201与一第二工作站202，该交换式集线器2主要包含有一控制处理单元20、一交换元件21、一缓冲器22以及一存储单元23，当该第一工作站201欲传送一数据包至该第二工作站202时，首先该控制处理单元20将所接收到的该数据包于该存储单元23中所存储的一数据包分类表(classifyingtable)232进行该数据包内容中关于第二层至第七层内容(L2-L7 content)的检查，如图2(b)所示，不同的第二层至第七层内容(L2-L7 content)会对应到不同的动作(action)，用以分类出不同类别的数据包，而该控制处理单元20便可因应该数据包分类表232中所定义各类别数据包所对应到的动作，进而控制不同类别的数据包所要进行的后续动作，例如：可执行重新回传(retransmit)动作的一传送控制协议(Transmission Control Protocol，以下简称TCP)类数据包(例如电子邮件数据包)或不需执行重新回传(retransmit)动作的一使用者数据包协议(User Datagram Protocol，以下简称UDP)类数据包(例如实时视频/音频数据包)，这两种不同分类的数据包最主要的差别在于当该缓冲器22的寄存空间用尽而所有后来输入的数据包无法进入该缓冲器22时，可执行重新回传(retransmit)的TCP类数据包可以通过该控制处理单元20以及该交换元件21对该第一工作站201发出一重新回传信号，用以确保数据可以被正确接收。但在同样的情况下，UDP类数据包则会因无法进入到该缓冲器22内而直接被丢弃且不通知传送端执行重新回传(retransmit)动作。

而上述分类过后的该数据包便会先寄存至该缓冲器22中等待传送，该控制处理单元20便会根据该存储单元23中所存储的一地址对照表231对照出该数据包所要传送的目标位置(例如是传送到该第二工作站202)，最后该交换元件21便会将该数据包传送到指定的路径上(例如是往该第二工作站202的路径上)，进而完成整个数据传递的工作。

然而，在该交换式集线器2所包含的该缓冲器22资源有限的情况下，上述提到当该缓冲器22资源被用尽时，所有后来被传送到该交换式集线器2中的数据包将会直接的被丢弃，而可执行重新回传动作的数据包可以在被丢弃后重新回传，但无法执行重新回传的实时性数据包则将会永久的遗失，举个例子来说，正在进行的视频会议的一个局域网络，由于视频会议的画面与声音都是属于实时性(real time)的，也就是说视频/音频数据包在传输的期间不能有中断的情形发生，因此，倘若在该局域网络中同时间有很多的数据包在进行传输，而该缓冲器22对于不同性质的数据包都会无条件的进行接收，造成该缓冲器22资源很快的被用尽，此时，属于无法执行重新回传动作的视频/音频数据包在无法进入到该缓冲器22内后，将直接的被过滤掉，则该局域网络上正在进行的视频会议就会因为所接收的实时性的影像数据发生中断而产生画面停格、声音延迟等现象，如此一来，将会严重的影响到数据传输的品质与实时性(real time)，因此，如何针对此一缺失进行改善，是发展本发明的最主要的目的。

发明内容

本发明是一种数据包处理方法，应用于一网络装置与其所接收的一数据包之间，所述网络装置包含有一缓冲器，所述方法包含下列步骤：首先将所述缓冲器定义出一第一寄存区和一第二寄存区，其次判断所述数据包为一第一类数据包或一第二类数据包以寄存至所述缓冲器，接着若所述数据包为所述第一类数据包且所述第一寄存区未满，将所述第一类数据包寄存在所述缓冲器中的所述第一寄存区中，但是若所述数据包为所述第二类数据包且所述第二寄存区未满，将所述第二类数据包寄存至所述第二寄存区，其中，所述第一类数据包与所述第二类数据包为相异数据包类型，所述第一寄存区专用于所述第一类数据包的寄存，所述第二寄存区专用于所述第二类数据包的寄存。

本发明另一较佳实施例做法，一种网络装置，其可以接收一数据包，所述网络装置包含：一缓冲器，是规划为一第一寄存区与一第二寄存区，且所述第一与第二寄存区可以寄存所述数据包，以及一数据包处理单元，信号连接于所述缓冲器，其可以接收所述数据包并判断所述数据包为一第一类数据包或一第二类数据包，若所述数据包被判断为所述第一类数据包且所述第一寄存区未满，将所述第一类数据包寄存于所述缓冲器中的所述第一寄存区，若所述数据包被判断为所述第二类数据包且所述第二寄存区未满，将所述第二类数据包寄存至所述第二寄存区，其中所述第一类数据包与所述第二类数据包为相异数据包类型，所述第一寄存区专用于所述第一类数据包的寄存，所述第二寄存区专用于所述第二类数据包的寄存。

本发明又一较佳实施例做法，是一种数据包处理方法，应用于一网络装置与其所接收的一数据包之间，所述网络装置包含有一缓冲器，所述方法包含下列步骤：将所述缓冲器定义出一第一寄存区、一第二寄存区以及一第三寄存区；判断出所述数据包为一第一类数据包或一第二类数据包；因应所述数据包为所述第一类数据包且所述第一寄存区已满而所述第三寄存区未满，将所述第一类数据包寄存在所述缓冲器中的所述第三寄存区中；以及因应所述数据包为所述第二类数据包且所述第二寄存区已满而所述第三寄存区使用率已达一门坎值，则不将所述第二类数据包寄存至第三寄存区。

附图说明

本发明得藉由下列附图及说明，俾得一更深入的了解：

图1示出了一局域网络架构示意图。

图2(a)示出了一交换式集线器内部元件功能方块示意图。

图2(b)示出了该数据包分类表内容示意图。

图3(a)示出了本发明为改善现有技术手段的缺失所发展出较佳实施例的一网络装置功能方块示意图。

图3(b)示出了该数据包处理单元所包含的该数据包分类表内容示意图。

图4示出了本发明为改善现有技术手段的缺失所发展出较佳实施例的一数据包处理方法流程示意图。

图5示出了本发明为改善现有技术手段的缺失所发展出第二较佳实施例的一数据包处理方法流程示意图。

图6示出了本发明为改善现有技术手段的缺失所发展出第三较佳实施例的一数据包处理方法流程示意图。

附图符号说明

局域网络1

工作站-101、102、103、104、105

集线器-10         交换式集线器-2

第一工作站-201    第二工作站-202

控制处理单元-20   交换元件-21

缓冲器-22         存储单元-23

地址对照表-231    数据包分类表-232

交换式集线器-4    缓冲器-40

数据包处理单元-41 交换元件-42

第一寄存区-401    第二寄存区-402

第三寄存区-403    数据包分类表-410

控制器-411        地址对照表-412

第一工作站-4001   第二工作站-4002

具体实施方式

请参见图3(a)，其是本发明为改善现有技术手段所发展出一第一较佳实施例的一网络装置功能方块示意图，在本实施例中该网络装置我们是以一交换式集线器4为例进行以下说明，而在本例中的该交换式集线器4与先前技术相同主要也是应用在一第一工作站4001与一第二工作站4002之间。从图中我们可以清楚的看出该交换式集线器4主要包含有一缓冲器40、一数据包处理单元4 1以及一交换元件42，其中，该缓冲器40规划有一第一寄存区401、一第二寄存区402与一第三寄存区403，该等寄存区401、402、403可以寄存该第一工作站4001所发出的一数据包，该交换元件42则会将该数据包传送至该第二工作站4002，该数据包处理单元41信号连接于该缓冲器40，其可以接收该数据包并判断该数据包为一第一类数据包或一第二类数据包，若该数据包为第一类数据包且该第一寄存区401未满，则将该第一类数据包寄存在该缓冲器40中的该第一寄存区401中；而若该数据包为该第二类数据包且该第二寄存区未满，则将该第二类数据包寄存在该缓冲器40中的该第二寄存区402中，因此，由此可以看出本发明最主要的特征就是将该缓冲器40的该第一寄存区401设计成是专用于该第一类数据包的寄存，而将该缓冲器40的该第二寄存区402设计成是专用于该第二类数据包的寄存。而该第三寄存区403则是当该第一寄存区401与该第二寄存区402的寄存容量已满时，可以做为该第一类数据包与该第二类数据包皆可进行寄存的公用寄存区(global buffer)。以下再就本发明第一较佳实施例的技术手段做进一步描述。

本发明第一较佳实施例的该数据包处理单元41主要包含有一数据包分类表410、一控制器411以及一地址对照表412，其中该数据包分类表410可以判断该数据包为该第一类数据包或该第二类数据包以及判断该第一类数据包或该第二类数据包所要寄存的寄存区，如图3(b)所示，该数据包分类表410会在该数据包处理单元41接收到该数据包后，比对该数据包的第二层至第七层内容(L2-L7 content)，进而判断该数据包为该第一类数据包(如图中所示的第二层至第七层内容0)或是该第二类数据包(如图中所示的L2-L7第二层至第七层内容1)，而在本实施例中，该数据包分类表410比对完该数据包的第二层至第七层内容(L2-L7 content)后接着判断不同分类的数据包所要寄存在不同寄存区的动作(如图中所示的寄存区0、1与动作0、1)，而上述的该第一类数据包主要是寄存在该第一寄存区401中，而该第二类数据包主要是寄存在该第二寄存区402。该控制器411信号连接于该数据包分类表410与该缓冲器40，若该数据包被判断为该第一类数据包且该第一寄存区401未满，该控制器411发出一第一控制信号控制该第一类数据包寄存在该缓冲器中的该第一寄存区401中，若该数据包被判断为该第二类数据包且该第二寄存区402未满，该控制器411发出一第二控制信号控制该第二类数据包寄存在该缓冲器40的该第二寄存区402中，而当该第一寄存区401与该第二寄存区402的寄存容量皆已用尽时，该控制器便会发出一第三控制信控制该第一类数据封或该第二类数据包寄存于该第三寄存区403内。另外，在进行完上述的判断动作后所寄存在该缓冲器40中的数据包要进行传送时，该控制器411便会将寄存于该缓冲器40中的数据包与该地址对照表412进行比对，进而控制数据包传送至所要到达的地址(如图中所示的该第二工作站4002)。而以上所述的该第一类数据包是一使用者数据包协议类数据包(UDP)，该第二类数据包是一传送控制协议类数据包(TCP)。

请参见图4，其是本发明为改善现有技术手段的缺失所发展出较佳实施例的数据包处理方法流程示意图。首先，该交换式集线器接收一数据包；判断该数据包为一第一类数据包(如上述的该UDP类数据包)或一第二类数据包(如上述该TCP类数据包)，当该数据包为该第一类数据包时；判断该第一寄存区的寄存容量是否已用尽，若该第一寄存区尚有寄存容量，则该第一类数据包寄存于该第一寄存区中，若该第一寄存区的寄存容量已用尽，则该第一类数据包寄存在该第三寄存区中；而当数据包为该第二类数据包时；判断该第二寄存区的寄存容量是否已用尽，若该第二寄存区尚有寄存容量，则该第二类数据包寄存在该第二寄存区中，若该第二寄存区的寄存容量已用尽，则该第二类数据包寄存于该第三寄存区。

如同先前技术所述，在现有的技术手段中，当数据包进入到现有交换式集线器中时，数据包通过数据包分类表进行分类判断后，不论数据包是属于不会重新回传(retransmit)的使用者数据包协议类数据包(UDP)或者是会重新回传(retransmit)的传送控制协议类数据包(TCP)，都将直接寄存于缓冲器(也就是只有单一个寄存区的缓冲器)中，如此一来，未经过规划寄存区的缓冲器的容量便会在短时间内就会很快的被占满，而在缓冲器容量被用尽的情况下，属于不会重新回传的使用者数据包协议类数据包(UDP)被丢弃后将会永久的遗失，而严重的影响到实时数据传送的品质。

因此，经由上述说明，我们可以清楚的发现在本发明较佳实施例中所述的该交换式集线器4最主要的特征就是将可以执行重新回传(retransmit)的该传送控制协议类数据包(TCP)与不会执行重新回传(retransmit)的该使用者数据包协议数据包(UDP)分别寄存在不同的寄存区中，如此便可避免当有大量的该传送控制协议类数据包(TCP)输入时，影响到该使用者数据包协议数据包(UDP)的寄存空间，再者，为了更确保该使用者数据包协议数据包(UDP)在有数据大量传送的时候能够有足够的缓冲器寄存空间，本发明更增加了该第三寄存区来供该使用者数据包协议数据包(UDP)在该第一寄存区与该第二寄存区的寄存容量用尽时进行寄存，是故，本发明较佳实例所述的技术手段确实解决了在先前技术中所产生的缺失，进而达成本发明的主要目的。

根据上述第一较佳实施例的做法，我们可以再将本发明所述的技术手段做另一种形式的改变，如图5所示的方法流程示意图，首先，该交换式集线器接收一数据包；判断该数据包为一第一类数据包(如上述的该UDP类数据包)或一第二类数据包(如上述该TCP类数据包)，当该数据包为该第一类数据包时；判断该第一寄存区的寄存容量是否已用尽，若该第一寄存区尚有寄存容量，则该第一类数据包寄存在该第一寄存区中，若该第一寄存区的寄存容量已用尽，则判断该第三寄存区的寄存容量是否已用尽，若该第三寄存区尚有寄存容量，则该第一类数据包寄存于该第三寄存区，若该第三寄存区的寄存容量已用尽，则丢弃该第一类数据包；而当数据包为该第二类数据包时；判断该第二寄存区的寄存容量是否已用尽，若该第二寄存区尚有寄存容量，则该第二类数据包寄存在该第二寄存区中，若该第二寄存区的寄存容量已用尽，则直接丢弃该第二类数据包。另外，也可以如图6所示的方法流程示意图，首先，该交换式集线器接收一数据包；判断该数据包为一第一类数据包(如上述的该UDP类数据包)或一第二类数据包(如上述该TCP类数据包)，当该数据包为该第一类数据包时；判断该第一寄存空间的寄存容量是否已用尽，若该第一寄存空间尚有寄存容量，则该第一类数据包寄存于该第一寄存区中，若该第一寄存区的寄存容量已用尽，则判断该第三寄存区的寄存容量是否已用尽，若该第三寄存区尚有寄存容量，则该第一类数据包寄存在该第三寄存区中，若该第三寄存区的寄存容量已用尽，则丢弃该第一类数据包；而当数据包为该第二类数据包时；判断该第二寄存区的寄存容量是否已用尽，若该第二寄存区尚有寄存容量，则该第二类数据包寄存在该第二寄存区中，若该第二寄存区的寄存容量已用尽，则判断该第三寄存区的寄存容量是否达到一门坎值(例如是使用率已达50％)，若该第三寄存区的寄存容量还未达到该门坎值，则该第二类数据包寄存在该第三寄存区，若该第三寄存区的寄存容量已达到该门坎值，则直接丢弃该第二类数据包。经由上述以本发明技术的中心思想所衍生出的实施例说明，我们可以清楚的发现在该第二类数据包(如上述该TCP类数据包)要寄存至该第三寄存区时，必须经过一道判断的机制才能够顺利的寄存至该第三寄存区中，如此的设计更能够确保该第一类数据包(如上述该UDP类数据包)能够在不被丢弃的情况下持续的寄存于该缓冲器内。

综合以上的技术说明，我们可以清楚的发现本发明所述的数据包处理方法以及应用该方法的交换式集线器确实改善了在先前技术中所产生的缺失，进而完成发展本发明的最主要的目的，因此，本发明得由熟习此技艺的人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱本发明申请专利范围所欲保护者。

Claims (14)

1.一种数据包处理方法，应用在一网络装置与其所接收的一数据包之间，该网络装置包含有一缓冲器，该方法包含下列步骤：

将该缓冲器定义出一第一寄存区和一第二寄存区；

判断该数据包为一第一类数据包或一第二类数据包以寄存至该缓冲器；

若该数据包为该第一类数据包且该第一寄存区未满，将该第一类数据包寄存在该缓冲器中的该第一寄存区中；以及

若该数据包为该第二类数据包且该第二寄存区未满，将该第二类数据包寄存于该缓冲器中的该第二寄存区，其中，该第一类数据包与该第二类数据包为相异数据包类型，该第一寄存区专用于该第一类数据包的寄存，该第二寄存区专用于该第二类数据包的寄存。

2.如权利要求1所述的数据包处理方法，其所应用的该网络装置更包含了一数据包分类表，用以判断该数据包为该第一类数据包或该第二类数据包。

3.如权利要求1所述的数据包处理方法，其中，该第一寄存区的容量大小取决于该第一类数据包的类型，该第二寄存区的容量大小取决于该第二类数据包的类型。

4.如权利要求1所述的数据包处理方法，更包含：

若该数据包为该第一类数据包且该第一寄存区已满，将该第一类数据包寄存在该缓冲器中的一第三寄存区中；以及

若该数据包为该第二类数据包且该第二寄存区已满，将该第二类数据包寄存至该第三寄存区。

5.如权利要求4所述的数据包处理方法，其中，该第三寄存区的容量大小取决该第一寄存区的容量与该第二寄存区的容量的总和。

6.如权利要求4所述的数据包处理方法，更包含：

若该数据包为该第一类数据包且该第一寄存区已满而该第三寄存区未满，将该第一类数据包寄存在该缓冲器中的该第三寄存区中；以及

若该数据包为该第二类数据包且该第二寄存区已满而该第三寄存区未满，不将该第二类数据包寄存在该缓冲器中的该第三寄存区中。

7.如权利要求4所述的数据包处理方法，更包含：

若该数据包为该第一类数据包且该第一寄存区已满而该第三寄存区未满，将该第一类数据包寄存在该缓冲器中的该第三寄存区中；以及

若该数据包为该第二类数据包且该第二寄存区已满而该第三寄存区使用率已达一门坎值，则不将该第二类数据包寄存至第三寄存区。

8.一种网络装置，其可以接收一数据包，该网络装置包含：

一缓冲器，被规划为一第一寄存区与一第二寄存区，且该第一与第二寄存区可以寄存该数据包；以及

一数据包处理单元，信号连接于该缓冲器，其可以接收该数据包并判断该数据包为一第一类数据包或一第二类数据包，若该数据包被判断为该第一类数据包且该第一寄存区未满，将该第一类数据包寄存在该缓冲器中的该第一寄存区中，若该数据包被判断为该第二类数据包且该第二寄存区未满，将该第二类数据包寄存至该第二寄存区；

其中，该第一类数据包与该第二类数据包为相异数据包类型，该第一寄存区专用于该第一类数据包的寄存，该第二寄存区专用于该第二类数据包的寄存。

9.如权利要求8所述的网络装置，其中，该第一寄存区的容量大小取决于该第一类数据包的类型，该第二寄存区的容量大小取决于该第二类数据包的类型。

10.如权利要求8所述的网络装置，其中，该缓冲器更包含一第三寄存区，若该数据包为该第一类数据包且该第一寄存区已满，该数据包处理单元将该第一类数据包寄存在该第三寄存区中，以及若该数据包为该第二类数据包且该第二寄存区已满，该数据包处理单元将该第二类数据包寄存到该第三寄存区中。

11.如权利要求10所述的网络装置，其中，该第三寄存区的容量大小取决该第一寄存区的容量与该第二寄存区的容量的总和。

12.如权利要求10所述的网络装置，其中，若该数据包为该第一类数据包且该第一寄存区已满而该第三寄存区未满，将该第一类数据包寄存在该缓冲器中的该第三寄存区中，以及若该数据包为该第二类数据包且该第二寄存区已满而该第三寄存区未满，不将该第二类数据包寄存在该缓冲器中的该第三寄存区中。

13.如权利要求10所述的网络装置，其中，若该数据包为该第一类数据包且该第一寄存区已满而该第三寄存区未满，将该第一类数据包寄存在该缓冲器中的该第三寄存区中；以及若该数据包为该第二类数据包且该第二寄存区已满而该第三寄存区使用率已达一门坎值，则不将该第二类数据包寄存至第三寄存区。

14.如权利要求8所述的网络装置，其中，该数据包处理单元包含：

一数据包分类表，用以比对该数据包内容，进而判断该数据包为该第一类数据包或该第二类数据包与该第一类数据包或该第二类数据包所寄存的寄存区；以及

一控制器，信号连接于该数据包分类表与该缓冲器，若该数据包被判断为该第一类数据包且该第一寄存区未满，该控制器发出一第一控制信号控制该第一类数据包寄存到该缓冲器中的该第一寄存区，若该数据包被判断为该第二类数据包且该第二寄存区未满，该控制器发出一第二控制信号控制该第二类数据包寄存至该第二寄存区。

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